JP2010113248A - 結像レンズおよびカメラおよび携帯情報端末装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】開口絞りSを挟んで、物体側に位置する第1レンズ群と、像側に位置する第2レンズ群とから構成され、第1レンズ群は、物体側に、負の屈折力を有する第1Fレンズ群1F、第1レンズ群中で最も広い空気間隔を隔して、開口絞り側に、正の屈折力を有する第1Rレンズ群1Rを配して構成され、第2レンズ群は全体として正の屈折力を有し、開口絞りS側から順に、第1正レンズ2P1、第1負レンズ2N1、第2負レンズ2N2、第2正レンズ2P2を配してなる正の屈折力を持つ第2Fレンズ群と、1枚のレンズからなる第2Rレンズ群2Rとにより構成され、第1正レンズ2P1と第1負レンズ2N1、第2負レンズ2N2と第2正レンズ2P2がそれぞれ接合され、第1正レンズと第1負レンズの接合面の曲率半径;rS1、上記第2負レンズと第2正レンズの接合面の曲率半径:rS2、全系の焦点距離:fAが、条件(1)、(2)を満足する。
【選択図】図1
Description
「撮影レンズの画角」については、ある程度の広角を望むユーザが多く、結像レンズの半画角は38度以上(35mm銀塩カメラである所謂ライカ版に換算した焦点距離で28mmに相当する。)であることが望ましい。
画素ごとに色フィルタやマイクロレンズを有するエリアセンサの特性上、射出瞳位置を像面から遠ざけて、周辺光束が「エリアセンサの受光面に対して垂直に近い角度で入射」するようにしたいという要求の存在が、レトロフォーカスタイプが採用される主な理由である。
しかし、レトロフォーカスタイプは、その屈折力配置の非対称性が大きいため、コマ収差や歪曲収差、倍率色収差等の補正が不十分となりがちである。
従来から知られたレトロフォーカスタイプの結像レンズで、比較的大口径で、半画角:38度前後を達成したものは、特許文献1〜3等に記載されたものが知られている。
特許文献2記載の結像レンズは、近来の要求水準からすると、F2.8と口径の大きさの面で不十分であり、非点収差や像面湾曲、倍率色収差も十分に補正されているとは言い難く、この結像レンズも「周辺部まで十分な性能」が達成されていると言い難い。
特許文献1、2記載の結像レンズは何れも、絶対値で2%を超える歪曲収差がある。
即ち、開口絞りを挟んで、物体側に位置する第1レンズ群と、像側に位置する第2レンズ群とから構成される。即ち、第1レンズ群と第2レンズ群とは「開口絞りにより画定」される。
「第2レンズ群」は、開口絞り側から順に、第1正レンズ、第1負レンズ、第2負レンズ、第2正レンズを配した第2Fレンズ群と、1枚のレンズからなる第2Rレンズ群とにより構成される。第2レンズ群は「第2レンズ群自体」として正の屈折力を有する。また、第2Fレンズ群も正の屈折力を有する。
第2Fレンズ群の、第1正レンズと第1負レンズ、第2負レンズと第2正レンズが、それぞれ接合されている。
「第1正レンズと第1負レンズの接合面」の曲率半径;rS1、「第2負レンズと第2正レンズの接合面」の曲率半径:rS2、全系の焦点距離:fAは、条件:
(1) −2.4 < rS1/fA < −0.8
(2) 1.0 < rS2/fA < 2.6
を満足する。
(3) 0.0 < fA/f1 < 0.8
を満足することが好ましい(請求項2)。
(4) 0.1 < L2F/L < 0.25
を満足することが好ましい(請求項3)。
(5) 0.35 <A1F−1R/L1 < 0.7
を満足することが好ましい(請求項4)。
(6) νd > 80.0
(7) Δθg,F > 0.025
を満足することが好ましい(請求項5)。
上記「異常分散性:Δθg,F」は、アッベ数:νdを横軸、部分分散比:θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)を縦軸とした直交座標系において、硝種:K7(具体的には、株式会社オハラ硝種名NSL7)と硝種:F2(具体的には、株式会社オハラ硝種名PBM2)を結ぶ直線を標準線とするとき、当該硝種(第1正レンズの硝種)の「標準線からの偏差(縦軸方向の距離)」として定義される量である。上記ng,nF,nCはそれぞれ、g線,F線,C線に対する屈折率である。
このような構成とすることにより「必要以上に複雑な構成を採ることなくコマ収差をより良好に補正」できる。
有限距離物体へのフォーカシングを行うのに、このような方法が適切である。
この発明のカメラは、上記請求項1〜8の任意の1に記載の結像レンズを撮影用光学系として有するカメラである(請求項9)。また、この発明の携帯情報端末装置は、請求項1〜8の任意の1に記載の結像レンズを「カメラ機能部の撮影用光学系」として有することを特徴とする(請求項10)。
前述のように、レトロフォーカスタイプの結像レンズは一般に、物体側に負の屈折力、像側に正の屈折力を配設したものであり、屈折力配分の非対称性から歪曲収差や倍率色収差等が発生し易く、これら収差の低減が大きな課題となる。また、大口径化に伴い「コマ収差やコマ収差の色差」の補正が困難となり課題が積み上がってしまう。
この発明の結像レンズは、上記の如き構成により上記収差補正上の課題を解決できることを見出してなされたものである。
第1レンズ群において開口絞り側に配置される第1Rレンズ群と、第2レンズ群における開口絞り側の第2Fレンズ群とは、開口絞りを挟んで対峙し、これら双方が持つ正の屈折力のバランスによってコマ収差をコントロールするという側面もある。
この発明の結像レンズにおいて、第2Fレンズ群は「主要な結像作用」を担い、「収差補正上も最も重要なレンズ群」である。第2Fレンズ群は、その屈折力配置として正・負・正の「所謂トリプレット」を基本としているが、中央の負の屈折力を2つに分割し、正・負・負・正の4枚構成とした。
開口絞りが第2Fレンズ群の物体側に配設されることから「第1正レンズ、第1負レンズのペア」と「第2負レンズ、第2正レンズのペア」とで軸外光線の高さが異なり、これを利用して軸上色収差と倍率色収差の双方を有効に低減させることができるようになっている。さらに、第2負レンズを設計パラメータとすることにより設計の自由度を大きくし「コマ収差の色差の低減」が可能となる。
条件(1)のパラメータ:rS1/fAが下限値:−2.4より小さいか、もしくは条件(2)のパラメータ:rS2/fAが上限値:2.6より大きいと、色収差補正を優先したときに「球面収差が補正不足となったり、内向性のコマ収差が残存したり」して好ましくない。一方、条件(1)のパラメータ:rS1/fAが−0.8より大きいか、もしくは条件(2)のパラメータ:rS2/fAが1.0より小さいと、色収差補正を優先したときに「球面収差が補正過剰となったり、外向性のコマ収差が残存したり」して好ましくない。
この発明の結像レンズは、レンズ全体が正の屈折力を有することは当然であり、請求項1におけるように、第2レンズ群は「正の屈折力」を持つ。
請求項1の結像レンズにおける第1レンズ群の屈折力は、正であることも負であることも可能である。第1レンズ群の屈折力が負であると、請求項1の結像レンズは「レトロフォーカスタイプ」となるが、第1レンズ群の負の屈折力がある程度大きくなると「屈折力配置の非対称性が大きくなって、コマ収差や歪曲収差、倍率色収差等の補正が不十分となりがち」になるという前述したレトロフォーカスタイプの弱点が現れる。
第1レンズ群は「第2レンズ群に付加したワイドコンバータ」的な側面もあり、ワイドコンバータ的な機能という面からすると、第1レンズ群が「アフォーカル系」であることが望ましいわけであるが、この発明の結像レンズは、単に広角化のみを目指すものではなく高性能の実現を重要視しており、実際の収差補正の面からすれば「第1レンズ群が完全にアフォーカルである」ことが最良ではない。
(3A) 0.0 < fA/f1 < 0.7
を満足するのがよく、より好ましくは、条件:
(3B) 0.0 < fA/f1 < 0.4
を満足するのが好ましい。
また、第2Fレンズ群の全長:L2Fが、結像レンズの最も物体側の面から像面までの距離:Lに対して満足するべき条件(4)は、軸上色収差と倍率色収差の双方を有効に低減させるのに有効な条件である。
条件(4)のパラメータ:L2F/Lが0.25より大きくなると、第2Fレンズ群が不必要にスペースを占め、他のレンズ群との関係が崩れて像面湾曲や非点収差、コマ収差のバランスが取れなくなる恐れがある。
(4A) 0.1 < L2F/L < 0.2
を満足することが好ましい。
第2Fレンズ群は、2組の接合レンズで構成され、収差補正上の自由度を十分に有しており、第2Rレンズは簡単な構成でも十分であるためこれを1枚構成として、小型化に資することができ、非球面を設けることにより、主としてコマ収差をより良好に補正することができる。
図1〜図6に、結像レンズの実施の形態を6例示す。
これらの図1〜図6の実施の形態は、後述する実施例1〜6に対応するものである。煩雑を避けるため、これら各図における符号を同一とし、符号1Fにより第1Fレンズ群、符号IRにより第1Rレンズ群を示し、符号2P1により第1正レンズ、符号2N1により第1負レンズ、符号2N2により第2負レンズ、符号2P2により第2正レンズを示し、符号2Rにより第2Rレンズ群を示す。
第2Fレンズ群の、第1正レンズ2P1と第1負レンズ2N1、第2負レンズ2N2と第2正レンズ2P2は、それぞれ接合されている。
図14に示すように、携帯情報端末装置30は、結像レンズ31と受光素子(画素が2次元に配列された電子的な撮像素子)45を有し結像レンズ31によって形成される「撮影対象物の像」を受光素子45によって読み取るように構成されている。
f:全系の焦点距離
F:Fナンバ
ω:半画角
R:曲率半径
D:面間隔
Nd:屈折率
νd:アッベ数
K:非球面の円錐定数
A4:4次の非球面係数
A6:6次の非球面係数
A8:8次の非球面係数
A10:10次の非球面係数
A12:12次の非球面係数
A14:14次の非球面係数
A16:16次の非球面係数
A18:18次の非球面係数
非球面は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率):C、光軸からの高さ:H、光軸方向のデプス:X、上記円錐定数、非球面係数を用いて以下のように表される。
+A4・H4+A6・H6+A8・H8+A10・H10+A12・H12+A14・H14+A16・H16+A18・H18 。
f = 6.00, F = 1.92, ω = 39.0
面番号 R D Nd νd Δθg,F 硝種名
01 17.915 1.20 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51
02 6.474 2.28
03 10.587 1.27 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
04* 5.000 11.43
05 17.508 3.51 1.69100 54.82 -0.0079 OHARA S-LAL9
06 -33.849 5.11
07 絞り 3.05
08 39.197 3.05 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51
09 -8.187 0.80 1.78470 26.29 0.0146 OHARA S-TIH23
10 -29.420 0.10
11 14.787 0.80 1.72825 28.46 0.0123 OHARA S-TIH10
12 10.565 2.82 1.69100 54.82 -0.0079 OHARA S-LAL9
13 -33.173 2.40
14* 17.744 1.00 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
15 16.286 5.38
16 ∞ 1.24 1.51680 64.20 各種フィルタ
17 ∞ 。
第4面
K = -0.82391,A4 = 1.51453×10-4,A6 = -8.03748×10-6,A8 = 2.33697×10-7,
A10 = -1.16222×10-8
第14面
K = -26.92849,A4 = 9.33931×10-5,A6 = -1.79865×10-5,A8 = 3.06532×10-7,
A10 = -3.57164×10-9 。
rS1/fA = -1.36
rS2/fA = 1.76
L2F/L = 0.164
fA/f1 = 0.192
A1F-1R/L1 = 0.580 。
f = 5.90, F = 2.04, ω = 39.2
面番号 R D Nd νd Δθg,F 硝種名
01 12.229 1.20 1.71300 53.87 -0.0084 OHARA S-LAL8
02 6.993 2.34
03 11.666 1.46 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
04* 5.000 13.88
05 12.778 2.42 1.80610 40.93 -0.0052 OHARA S-LAH53
06 -8.157 0.80 1.85026 32.27 0.0036 OHARA S-LAH71
07 -32.381 2.55
08 絞り 3.00
09 15.291 2.12 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51
10 -6.828 0.80 1.68893 31.07 0.0092 OHARA S-TIM28
11 -548.914 0.63
12 -9.532 0.80 1.71736 29.52 0.0110 OHARA S-TIH1
13 12.818 1.94 1.83481 42.71 -0.0082 OHARA S-LAH55
14 -39.742 0.10
15* 24.958 1.95 1.76802 49.24 -0.0081 HOYA M-TAF101
16 -13.517 6.19
17 ∞ 1.24 1.51680 64.20 各種フィルタ
18 ∞ 。
第4面
K = -0.41935,A4 = -5.42080×10-5,A6 = -2.48263×10-5,A8 = 7.57412×10-7,
A10 = -2.30755×10-8
第15面
K = 0.0,A4 = -3.94481×10-4,A6 = 7.14419×10-7,A8 = 6.43089×10-8,
A10 = -2.58953×10-9 。
rS1/fA = -1.16
rS2/fA = 2.17
L2F/L = 0.143
fA/f1 = 0.604
A1F-1R/L1 = 0.628 。
f = 6.00, F = 1.95, ω = 39.1
面番号 R D Nd νd Δθg,F 硝種名
01 22.824 1.20 1.48749 70.24 0.0022 OHARA S-FSL5
02 6.600 2.27
03 11.856 1.28 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
04* 5.000 11.53
05 18.323 1.81 1.69350 53.18 -0.0072 OHARA L-LAL13
06* -26.515 4.31
07 絞り 4.61
08 43.943 1.99 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51
09 -9.000 1.00 1.74077 27.79 0.0130 OHARA S-TIH13
10 -32.779 0.20
11 19.707 1.00 1.69895 30.13 0.0103 OHARA S-TIM35
12 9.972 2.28 1.60300 65.44 0.0045 OHARA S-PHM53
13 -36.934 2.87
14* 15.450 1.26 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
15 37.405 6.03
16 ∞ 1.24 1.51680 64.20 各種フィルタ
17 ∞ 。
第4面
K = -0.82391,A4 = 7.26169×10-5,A6 = -5.10959×10-6,A8 = 4.38244×10-8,
A10 = -6.97612×10-9
第6面
K = 0.0,A4 = 2.05935×10-5,A6 = -1.04777×10-6,A8 = 8.84156×10-8,
A10 = -2.25119×10-9
第14面
K = -26.92849,A4 = 5.11073×10-4,A6 = -2.92185×10-5,A8 = 7.49033×10−7,
A10 = -1.06280×10-8 。
rS1/fA = -1.50
rS2/fA = 1.66
L2F/L = 0.142
fA/f1 = 0.243
A1F-1R/L1 = 0.637 。
f = 6.00, F = 1.96, ω = 39.1
面番号 R D Nd νd Δθg,F 硝種名
01 25.683 1.20 1.48749 70.24 0.0022 OHARA S-FSL5
02 7.430 2.64
03 16.000 1.20 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
04* 4.763 3.85
05 25.619 1.42 1.83481 42.71 -0.0082 OHARA S-LAH55
06 127.934 8.75
07 32.911 1.59 1.66672 48.32 -0.0024 OHARA S-BAH11
08 -23.844 0.70
09 絞り 5.16
10 13.187 2.36 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51
11 -10.110 1.00 1.72047 34.71 -0.0019 OHARA S-NBH8
12 -19.398 0.50
13 30.091 1.65 1.75520 27.51 0.0133 OHARA S-TIH4
14 8.000 1.49 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51
15 15.165 1.20
16* 13.879 2.00 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
17 -31.006 6.96
18 ∞ 1.24 1.51680 64.20 各種フィルタ
19 ∞ 。
第4面
K = -0.40687,A4 = -3.60864×10-4,A6 = -2.38402×10-5,A8 = 6.28983×10-7,
A10 = -2.42525×10-8
第16面
K = 0.0,A4 = -4.01894×10-4,A6 = 3.25574×10-6,A8 = -2.41480×10-7,
A10 = 3.20689×10-9 。
rS1/fA = -1.68
rS2/fA = 1.33
L2F/L = 0.154
fA/f1 = 0.183
A1F-1R/L1= 0.424 。
f = 6.00, F = 1.95, ω = 39.1
面番号 R D Nd νd Δθg,F 硝種名
01 29.662 1.20 1.48749 70.24 0.0022 OHARA S-FSL5
02 7.518 3.11
03 15.500 1.20 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
04* 5.069 3.41
05 35.236 1.58 1.80440 39.59 -0.0045 OHARA S-LAH63
06 -160.735 10.84
07 37.658 1.79 1.60300 65.44 0.0045 OHARA S-PHM53
08 -19.258 2.30
09 絞り 6.13
10 16.288 2.22 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51
11 -11.455 1.00 1.72151 29.23 0.0111 OHARA S-TIH18
12 -25.036 0.20
13 12.552 1.34 1.84666 23.78 0.0175 OHARA S-TIH53
14 8.000 1.74 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51
15 14.244 2.97
16* 13.690 1.50 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
17 81.181 5.04
18 ∞ 1.24 1.51680 64.20 各種フィルタ
19 ∞ 。
第4面
K = -0.85535,A4 = 3.24166×10-6,A6 = -2.56520×10-6,A8 = -3.63511×10-8,
A10 = -1.39606×10-9
第16面
K = 0.0,A4 = -3.27966×10-4,A6 = 3.00723×10-6,A8 = -2.59822×10-7,
A10 = 4.26578×10-9 。
rS1/fA = -1.91
rS2/fA = 1.33
L2F/L = 0.132
fA/f1 = 0.238
A1F-1R/L1 = 0.469 。
f = 6.00, F = 1.95, ω = 39.1
面番号 R D Nd νd Δθg,F 硝種名
01 22.012 1.20 1.48749 70.24 0.0022 OHARA S-FSL5
02 7.749 2.64
03 15.507 1.20 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
04* 5.077 10.90
05 23.488 1.61 1.83400 37.16 -0.0037 OHARA S-LAH60
06 -49.774 5.62
07 絞り 3.20
08 71.630 2.01 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51
09 -8.151 1.00 1.69895 30.13 0.0103 OHARA S-TIM35
10 -25.309 0.20
11 20.224 1.00 1.64769 33.79 0.0070 OHARA S-TIM22
12 9.811 2.30 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51
13 -18.713 4.34
14* 16.584 1.46 1.51633 64.06 -0.0045 OHARA L-BSL7
15 97.102 6.91
16 ∞ 1.24 1.51680 64.20 各種フィルタ
17 ∞ 。
第4面
K = -0.83616,A4 = 1.06538×10-4,A6 = -2.50034×10-6,A8 = 9.83448×10-9,
A10 = -1.85737×10-9
第14面
K = 0.0,A4 = -2.40864×10-4,A6 = 3.17695×10-6,A8 = -1.91600×10-7,
A10 = 2.94310×10-9 。
rS1/fA = -1.36
rS2/fA = 1.63
L2F/L = 0.137
fA/f1 = 0.049
A1F-1R/L1 = 0.621 。
球面収差の図における破線は「正弦条件」、非点収差の図における実線は「サジタル」、破線は「メリディオナル」を表す。他の収差においても同様である。
図8〜図12に順次、実施例2〜6に関する収差図を示す。
1R 第1Rレンズ群
S 開口絞り
2P1 第1正レンズ
2N1 第1負レンズ
2N2 第2負レンズ
2P2 第2正レンズ
2R 第2Rレンズ群
Claims (10)
- 開口絞りを挟んで、物体側に位置する第1レンズ群と、像側に位置する第2レンズ群とから構成され、
第1レンズ群は、物体側に、負の屈折力を有する第1Fレンズ群を配し、第1レンズ群中で最も広い空気間隔を隔して、上記開口絞り側に、正の屈折力を有する第1Rレンズ群を配して構成され、
第2レンズ群は全体として正の屈折力を有し、上記開口絞り側から順に、第1正レンズ、第1負レンズ、第2負レンズ、第2正レンズを配してなる正の屈折力を持つ第2Fレンズ群と、1枚のレンズからなる第2Rレンズ群とにより構成され、
上記第2Fレンズ群の、第1正レンズと第1負レンズ、第2負レンズと第2正レンズが、それぞれ接合され、
上記第1正レンズと第1負レンズの接合面の曲率半径;rS1、上記第2負レンズと第2正レンズの接合面の曲率半径:rS2、全系の焦点距離:fAが、条件:
(1) −2.4 < rS1/fA < −0.8
(2) 1.0 < rS2/fA < 2.6
を満足することを特徴とする単焦点距離の結像レンズ。 - 請求項1記載の結像レンズにおいて、
全系の焦点距離:fA、第1レンズ群の焦点距離:f1が、条件:
(3) 0.0 < fA/f1 < 0.8
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1または2記載の結像レンズにおいて、
第2レンズ群における、第2Fレンズ群の全長:L2F、結像レンズの最も物体側の面から像面までの距離:Lが、条件:
(4) 0.1 < L2F/L < 0.25
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜3の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
第1レンズ群における、第1Fレンズ群と第1Rレンズ群との間隔:A1F−1R、第1レンズ群の全長L1が、条件:
(5) 0.35 <A1F−1R/L1 < 0.7
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜4の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
第2レンズ群の第2Fレンズ群における、第1正レンズのアッベ数:νd、および異常分散性:Δθg,Fが、条件:
(6) νd > 80.0
(7) Δθg,F > 0.025
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜5の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
第1レンズ群における第1Fレンズ群は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを2枚、物体側から連続して配置した構成を有し、上記2枚の負メニスカスレンズの少なくとも一方のレンズの像側面が非球面であることを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜6の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
第2レンズ群の、第2Rレンズ群を構成する1枚のレンズが、非球面を有することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜7の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
第2レンズ群の全体または一部を移動させて有限距離物体へのフォーカシングを行うことを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜8の任意の1に記載の結像レンズを撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
- 請求項1〜8の任意の1に記載の結像レンズをカメラ機能部の撮影用光学系として有することを特徴とする携帯情報端末装置。
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